再比较当前采样时刻和当前前 一次采样时刻的反馈电压偏差e(k)与电压偏差阈值M，当I e(k) I SM时，执行步骤七，当 e(k) |>M时，执行步骤八；否则，当U(k)〈U_时，再比较当前采样时刻和当前前一次采样时 刻的反馈电压偏差e(k)与电压下限值1]_，当1](1〇>1]_时，执行步骤七，当U(k) <U_时， 再比较当前采样时刻与当前前一次采样时刻的反馈电压偏差e(k)与电压偏差阈值M，当 I e (k) I彡M时，执行步骤八，当I e (k) I〈M时，执行步骤七； 步骤七、主控制器（1)输出频率f(k) = f (k-1)，然后返回步骤三；其中，f (k-Ι)为主控 制器（1)当前前一次采样时刻输出的频率； 步骤八、主控制器（1)输出频率f(k) = f(k-l)+CQe(k)+Cie(k-l)+C2e(k-2);然后返 回步骤三；其中，C。为比例放大折合系数且C。= I. (^为积分放大折合系数且Ci =_(Kp+2Kd)，C2为微分放大折合系数且(：2= Kd;e(k-1)为当前前一次采样时刻与当前前两 次采样时刻的反馈电压偏差且e(l) =0,当k彡3时，e(k-l) =U(k-l)-U(k-2)，U(k-2)为 当前前两次采样时刻所述功率变换电路输出的直流负高压反馈信号；e(k_2)为当前前两 次采样时刻与当前前三次采样时刻的反馈电压偏差且e(0) =e(l) =0,当k>4时，e(k_2) = U(k-2)-U(k-3)，U(k-3)为当前前三次采样时刻所述功率变换电路输出的直流负高压反 馈信号。2.按照权利要求1所述的一种数字化负离子发生器的控制方法，其特征在于：步骤一 中所述预先测定主控制器（1)输出的频率与数字化负离子发生器输出的电压的关系表的 具体过程为： 步骤101、所述主控制器（1)输出的频率f在65Hz~75Hz的范围内从65Hz开始以 0.1 Hz递增的方式变化，输出频率f给驱动电路（12)，驱动电路（12)驱动LC半桥谐振电路 (2) 工作，再经过压电陶瓷变压器（3)变压、二倍压电路（4)倍压后输出直流负高压信号； 步骤102、所述负高压反馈电路对二倍压电路（4)输出的直流负高压信号进行实时检 测并将检测到的信号输出给A/D转换电路（10)，A/D转换电路（10)对信号进行A/D转换后 输出给主控制器（1)，主控制器（1)分析处理得到数字化负离子发生器输出的电压； 步骤103、所述主控制器（1)记录主控制器（1)输出的频率f与数字化负离子发生器输 出的电压的关系表。3. 按照权利要求1所述的一种数字化负离子发生器的控制方法，其特征在于：所述LC 半桥谐振电路（2)包括NMOS功率管Q3、电感LU非极性电容C3、非极性电容C4和非极性电 容C5,所述NMOS功率管Q3的栅极通过电阻Rl2与驱动电路（12)的输出端相接，所述电感 Ll的一端与24V直流电源（16)的输出端相接，所述NMOS功率管Q3的源极与电感Ll的另 一端、非极性电容C3的一端和非极性电容C5的一端相接且为LC半桥谐振电路（2)的输出 端，所述NMOS功率管Q3的漏极通过电阻R13接地，所述NMOS功率管Q3的漏极与电阻R13 的连接端为LC半桥谐振电路（2)的电流信号采样端，所述非极性电容C3的另一端通过非 极性电容C4接地，所述非极性电容C5的另一端接地；所述压电陶瓷变压器（3)为多层压电 陶瓷变压器MPT1，所述多层压电陶瓷变压器MPTl的初级压电振子的一端与LC半桥谐振电 路（2)的输出端相接，所述多层压电陶瓷变压器MPTl的初级压电振子的另一端接地，所述 多层压电陶瓷变压器MPTl的次级压电振子的一端为压电陶瓷变压器（3)的输出端；所述二 倍压电路（4)由二极管D1、二极管D2和非极性电容C6组成，所述二极管Dl的阳极和二极 管D2的阴极均与压电陶瓷变压器（3)的输出端相接，所述二极管Dl的阴极接地，所述二极 管D2的阳极为二倍压电路（4)的输出端且通过非极性电容C6接地。4. 按照权利要求1所述的一种数字化负离子发生器的控制方法，其特征在于：所述主 控制器（1)为 FPGA 芯片 EP2C5T144C8N。5. 按照权利要求4所述的一种数字化负离子发生器的控制方法，其特征在于：所述A/D 转换电路（10)包括模数转换芯片AD7862,所述模数转换芯片AD7862的Verf引脚和VDD引 脚均与5V电压转换电路（13)的输出端相接，所述模数转换芯片AD7862的DBO引脚、DBl引 脚、DB2引脚、DB3引脚、DB4引脚、DB5引脚、DB6引脚、DB7引脚、DB8引脚、DB9引脚、DBlO 引脚和DBl 1引脚依次对应与FPGA芯片EP2C5T144C8N的第94引脚、第93引脚、第92引 脚、第87弓丨脚、第86弓丨脚、第81弓丨脚、第80弓丨脚、第79弓丨脚、第76弓丨脚、第75弓丨脚、第74 引脚和第73引脚相接，所述模数转换芯片AD7862的引脚、BUSY引脚、RD引脚、CS 引脚和AO引脚依次对应与FPGA芯片EP2C5T144C8N的第4引脚、第3引脚、第7引脚、第8 弓丨脚和第24引脚相接，所述模数转换芯片AD7862的VBl引脚与电压限幅电路（9)的输出 端相接且通过非极性电容Cl接地，所述模数转换芯片AD7862的VAl引脚与过热保护电路 (6)的输出端相接，所述模数转换芯片AD7862的VB2引脚与电压给定电路（11)的输出端相 接；所述电压给定电路（11)由滑动变阻器VRl和非极性电容C2组成，所述滑动变阻器VRl 的一端接5V电压转换电路（13)的输出端，所述滑动变阻器VRl的另一端接地，所述滑动变 阻器VRl的滑动端为电压给定电路（11)的输出端，且通过非极性电容C2接地。6. 按照权利要求4所述的一种数字化负离子发生器的控制方法，其特征在于：所述驱 动电路（12)由对称三极管Q1、三极管Q2、电阻Rl和电阻R2组成，所述对称三极管Ql由NPN 型上三极管Ql-I和PNP型下三极管Q1-2组成；所述三极管Q2的基极为驱动电路（12)的 输入端且与FPGA芯片EP2C5T144C8N的第9引脚相接，所述三极管Q2的集电极、NPN型上 三极管Ql-I的基极和PNP型下三极管Q1-2的基极均通过电阻R2与5V电压转换电路（13) 的输出端相接，所述NPN型上三极管Ql-I的集电极通过电阻Rl与5V电压转换电路（13) 的输出端相接，所述三极管Q2的发射极和PNP型下三极管Q1-2的集电极均接地，所述NPN 型上三极管Ql-I的发射极和PNP型下三极管Q1-2的发射极相接且为驱动电路（12)的输 出端。7. 按照权利要求1所述的一种数字化负离子发生器的控制方法，其特征在于：所述分 压电路（7)由串联的电阻R16和电阻R17组成，所述电阻R16和电阻R17串联后的一端为 分压电路（7)的输入端，另一端接地；所述半波整流电路（8)由二极管D5、二极管D6和非 极性电容C13组成，所述二极管D5的阳极和二极管D6的阴极均与电阻R16和电阻R17的 连接端相接，所述二极管D6的阳极和非极性电容C13的另一端均接地；所述电压限幅电路 (9)由稳压二极管DZ3构成，所述稳压二极管DZ3的阴极与二极管D5的阴极相接且为电压 限幅电路（9)的输出端，所述稳压二极管DZ3的阳极接地。8. 按照权利要求1所述的一种数字化负离子发生器的控制方法，其特征在于：所述过 流保护电路（5)包括比较器U8B、三极管Q1、与比较器U8B的同相输入端相接的参考电压电 路和与比较器U8B的反相输入端相接的信号采集放大电路，所述参考电压电路由电阻R19、 电阻R20、稳压二极管DZ4和非极性电容C14组成，所述电阻R19和电阻R20串联后的一端 与5V电压转换电路（13)的输出端相接，另一端接地，所述电阻R19和电阻R20的连接端为 参考电压电路的参考电压输出端，所述稳压二极管DZ4的阴极和非极性电容C14的一端均 与5V电压转换电路（13)的输出端相接，所述稳压二极管DZ4的阳极和非极性电容C14的 另一端均接地；所述信号采集放大电路由运算放大器U8A、电阻R21、电阻R22和非极性电容 C15组成，所述运算放大器U8A的同相输入端为电流信号输入端且与LC半桥谐振电路（2) 的电流信号采样端相接，所述运算放大器U8A的反相输入端通过电阻R22接地，所述电阻 R21和非极性电容C15并联在运算放大器U8A的反相输入端与输出端之间，所述运算放大器 U8A的输出端为信号采集放大电路的输出端；所述三极管Ql的基极与比较器U8B的输出端 相接，所述三极管Ql的集电极接地，所述三极管Ql的发射极为过流保护电路（5)的输出端 且通过电阻R18与5V电压转换电路（13)的输出端相接；所述过热保护电路（6)由温度传 感器MCP9701构成。9. 按照权利要求1所述的一种数字化负离子发生器的控制方法，其特征在于：所述5V 电压转换电路（13)包括降压开关稳压器MCP16301、开关二极管D3、开关二极管D4、稳压二 极管DZ1、稳压二极管DZ2和电感L2,所述降压开关稳压器MCP16301的第4引脚和第5引 脚均通过保险Fl与开关二极管D3的阴极相接，且通过极性电容C7接地；所述开关二极管 D3的阳极和稳压二极管DZl的阴极均与24V直流电源（16)的输出端相接，所述稳压二极 管DZl的阳极接地，所述降压开关稳压器MCP16301的第1引脚与开关二极管D4的阴极相 接，且通过非极性电容C12与稳压二极管DZ2的阴极和电感L2的一端相接，所述稳压二极 管DZ2的阳极接地，所述开关二极管D4的阳极和电感L2的另一端相接且为5V电压转换电 路（13)的输出端，且通过极性电容C8接地；所述5V电压转换电路（13)的输出端与地之间 接有串联的电阻R14和电阻R15,所述降压开关稳压器MCP16301的第3引脚与电阻R14和 电阻R15的连接端相接；所述3. 3V电压转换电路（14)包括芯片AMSl 117-3. 3V，所述芯片 AMS1117-3. 3V的第3引脚与5V电压转换电路（13)的输出端相接，且通过极性电容C9接 地，所述芯片AMS1117-3. 3V的第1引脚接地，所述芯片AMS1117-3. 3V的第2引脚为3. 3V 电压转换电路（14)的输出端，且通过极性电容ClO接地；所述I. 5V电压转换电路（15)包 括芯片AMS1117-1. 5V，所述芯片AMS1117-1. 5V的第3引脚与3. 3V电压转换电路（14)的输 出端相接，所述芯片AMS1117-1. 5V的第1引脚接地，所述芯片AMS1117-1. 5V的第2引脚为 I. 5V电压转换电路（15)的输出端，且通过极性电容Cll接地。
【专利摘要】本发明公开了一种数字化负离子发生器的控制方法，数字化负离子发生器包括功率变换电路、主控制器、电压转换电路、保护电路、负高压反馈电路、A/D转换电路、电压给定电路和驱动电路；功率变换电路由依次连接的LC半桥谐振电路、压电陶瓷变压器和二倍压电路组成；保护电路包括过流保护电路和过热保护电路；负高压反馈电路由依次连接的分压电路、半波整流电路和电压限幅电路组成；其方法包括步骤：参数设置，启动数字化负离子发生器，信号采集及存储，过流判断，过热判断，反馈电压比对，主控制器输出控制频率后再次进行信号采集及存储。本发明的方法步骤简单，实现方便，控制精度高，计新颖合理，故障率低，实用性强，便于推广使用。
【IPC分类】H01T23/00
【公开号】CN105356298
【申请号】CN201510810055
【发明人】刘宁庄
【申请人】西安科技大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年5月29日
【公告号】CN104868365A, CN104868365B, CN105356298B